Reflow

Wann ein Reflow eingesetzt wird

Ein Reflow wird vor allem als schneller Test eingesetzt: Wenn ein Gerät nach dem Erhitzen eines bestimmten Chips wieder läuft, ist klar, dass die Lötstellen dieses Chips das Problem sind. Die dauerhafte Reparatur ist dann ein Reballing oder ein Chip-Tausch.

Reflow, Reballing und Chip-Tausch

Warum Reflow oft nicht hält

Reflow in der Fertigung

In der Produktion ist Reflow der Standard: Auf die Platine wird Lötpaste gedruckt, Maschinen setzen die Bauteile auf, und die Platine fährt durch einen Ofen mit genau gesteuertem Temperaturprofil. Das Lot schmilzt, die Bauteile ziehen sich durch die Oberflächenspannung in Position, und alles kühlt kontrolliert ab. Das Ergebnis sind gleichmäßige, zuverlässige Lötstellen.

In der Reparatur lassen sich diese Bedingungen nur annähernd nachstellen. Deshalb ist ein reparaturmäßiger Reflow kein Ersatz für eine saubere Neuverlötung.

Reflow als Diagnosewerkzeug

1. Verdacht. Ein Chip steht im Verdacht, gelöste Lötstellen zu haben.
2. Gezielt erhitzen. Der Chip wird mit Heißluft und Flussmittel kurz erwärmt.
3. Testen. Funktioniert das Gerät danach, ist die Ursache bestätigt.
4. Dauerhaft reparieren. Der Chip wird abgenommen und per Reballing neu verlötet oder ersetzt.

Was beim Reflow im Lot passiert

Lötzinn ist eine Metallmischung, die bei einer bestimmten Temperatur schmilzt. Bleifreies Lot, wie es heute in fast allen Elektronikgeräten verwendet wird, schmilzt bei etwa 217 bis 227 Grad Celsius. Älteres bleihaltiges Lot schmolz schon bei rund 183 Grad. Beim Reflow wird das Lot unter einem Chip über diese Temperatur gebracht, sodass es flüssig wird.

Im flüssigen Zustand zieht die Oberflächenspannung das Lot zu kleinen Kugeln zusammen. Dabei können sich gerissene Verbindungen wieder schließen. Beim Abkühlen erstarrt das Lot und bildet neue Lötstellen. Ob diese Verbindungen gut sind, hängt stark davon ab, wie sauber das Lot war und wie gleichmäßig erhitzt wurde.

Das Problem: Altes Lot hat oft schon eine Kristallstruktur, die durch viele Erwärmungen und Abkühlungen geschwächt ist. Auch Oxide und Verunreinigungen bleiben beim Reflow im Lot. Deshalb sind die neuen Verbindungen meist weniger belastbar als beim ursprünglichen Löten im Werk.

Für die Reparatur wird zusätzlich Flussmittel unter den Chip gegeben. Es löst Oxide und hilft dem Lot, besser zu fließen. Ohne Flussmittel ist ein Reflow meist wirkungslos.

Bleifreies Lot und seine Folgen

Seit Mitte der 2000er-Jahre ist bleihaltiges Lot in den meisten Elektronikprodukten in der EU verboten. Grundlage ist die RoHS-Richtlinie, die gefährliche Stoffe in Elektrogeräten beschränkt. Für die Umwelt ist das ein Gewinn. Für die Haltbarkeit von Lötstellen brachte die Umstellung aber zunächst Probleme.

Frühe bleifreie Lote waren spröder und neigten bei Temperaturwechseln eher zu Rissen. Gerade Geräte mit starker Erwärmung, etwa Spielkonsolen und Laptops mit leistungsstarken Grafikchips, waren betroffen. Bekannte Fehlerbilder bei Konsolen aus dieser Zeit gehen teilweise auf solche Lötprobleme zurück.

Heutige Lote und Fertigungsprozesse sind deutlich ausgereifter. Trotzdem bleibt die Belastung durch ständiges Aufheizen und Abkühlen ein wichtiger Grund, warum Lötstellen unter großen Chips mit der Zeit nachgeben können.

RoHS steht für Restriction of Hazardous Substances. Neben Blei beschränkt die Richtlinie auch Stoffe wie Quecksilber und Cadmium. Für bestimmte Anwendungen gibt es Ausnahmen, etwa in manchen Industrie- und Medizingeräten.

Reflow bei Konsolen und Grafikkarten

Bekannt wurde Reflow vor allem durch Spielkonsolen und Grafikkarten. Bei ihnen werden große Grafikchips sehr heiß und kühlen nach dem Spielen wieder ab. Dieses ständige Ausdehnen und Zusammenziehen belastet die Lötstellen unter dem Chip. Irgendwann reißen einzelne Verbindungen.

Bei solchen Geräten brachte ein Reflow oft kurzzeitig Besserung. Die Fehler kehrten aber häufig zurück, weil die eigentliche Ursache, das ermüdete Lot und die thermische Belastung, bestehen blieb. Mehr dazu unter RROD und YLOD.

Reflow bei Smartphones

Bei Smartphones wird Reflow seltener eingesetzt als bei Konsolen. Die Chips sind kleiner, oft mit Underfill verklebt und liegen dicht an empfindlichen Bauteilen. Ein Reflow unter Underfill ist kaum sinnvoll, weil der Kleber das Lot festhält und die Hitze ihn zusätzlich verändern kann.

Trotzdem kann ein gezielter Reflow bei kleinen Bauteilen ohne Underfill hilfreich sein, etwa bei einem Stecker, einem kleinen IC oder einem Bauteil mit sichtbar gerissener Lötstelle. Für große Chips ist das Neuverlöten durch Reballing die zuverlässigere Methode.

Bei Smartphones mit gestapelter Platine kommt hinzu, dass Hitze auch den Interposer zwischen den Platinenhälften erreichen kann. Ein unkontrollierter Reflow kann dort neue Fehler verursachen.

Reflow bei Laptops

Auch Laptops mit dedizierter Grafik waren von gelösten Lötstellen betroffen. Typisch sind Bildfehler, farbige Streifen, ein schwarzer Bildschirm bei laufenden Lüftern oder Abstürze unter Last. Bei einigen Modellreihen traten diese Fehler so gehäuft auf, dass Hersteller verlängerte Reparaturprogramme anboten.

Ein Reflow kann solche Laptops vorübergehend wiederbeleben. Für eine dauerhafte Lösung muss aber oft der Grafikchip neu verlötet oder getauscht werden. Wichtig ist auch die Kühlung: Ist der Lüfter verstaubt oder die Wärmeleitpaste ausgetrocknet, wird der Chip zu heiß, und die Lötstellen leiden erneut.

Deshalb gehört zu einer Reparatur immer auch eine Reinigung des Kühlsystems. Frische Wärmeleitpaste und freie Lüftungswege senken die Temperatur und verlängern die Lebensdauer der Lötstellen.

Warum das Temperaturprofil entscheidend ist

Ein guter Reflow folgt einem festen Ablauf. Die Platine wird zuerst langsam vorgewärmt, damit sie sich nicht verzieht und keine Spannungen entstehen. Dann wird der Chip kurz über die Schmelztemperatur gebracht und anschließend kontrolliert abgekühlt.

1. Vorwärmen. Eine Vorheizplatte bringt die gesamte Platine auf eine mittlere Temperatur.
2. Aufheizen. Mit Heißluft wird der Chip gezielt bis über den Schmelzpunkt erwärmt.
3. Halten. Das Lot bleibt kurz flüssig, damit sich die Verbindungen bilden können.
4. Abkühlen. Langsames Abkühlen verhindert neue Spannungen und Risse.

Wird zu schnell oder zu stark erhitzt, können Bauteile beschädigt werden, die Platine kann sich verziehen oder innere Lagen können sich lösen. Deshalb ist Erfahrung wichtiger als die reine Ausrüstung.

Woran du eine ehrliche Werkstatt erkennst

Weil ein Reflow schnell gemacht ist und ein Gerät oft kurzfristig wieder läuft, wird er manchmal als vollwertige Reparatur verkauft. Nach einigen Wochen tritt der Fehler dann erneut auf. Eine seriöse Werkstatt erklärt dir offen, welche Methode sie anwendet und wie haltbar das Ergebnis voraussichtlich ist.

Frag ruhig nach, wenn dir etwas unklar ist. Gute Techniker erklären gern, was sie tun.

Warum du nicht selbst backen solltest

Im Internet finden sich Anleitungen, Grafikkarten oder Platinen im heimischen Backofen zu erhitzen. Davon ist dringend abzuraten. Der Ofen erhitzt alle Bauteile gleichzeitig und unkontrolliert. Kunststoffteile können schmelzen, Kondensatoren platzen und Dämpfe entstehen, die nicht in die Küche gehören.

Wenn ein Gerät nach dem Backen kurz läuft, bestätigt das nur, dass Lötstellen das Problem waren. Eine dauerhafte Reparatur ist es nicht, und eine spätere fachgerechte Reparatur wird durch die Zusatzschäden oft schwieriger oder unmöglich.

Zusammengefasst ist Reflow ein nützliches Werkzeug für die Diagnose und ein fester Bestandteil der Fertigung. Als dauerhafte Reparatur taugt er aber nur selten. Wer ein Gerät mit gelösten Lötstellen langfristig retten will, setzt besser auf Reballing oder einen fachgerechten Chiptausch.

Bei Fragen zu einem Gerät mit Lötproblemen beraten wir dich gern zu den Möglichkeiten.

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